CN104400163A - 一种整体叶盘电解开槽加工环形电极及工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种整体叶盘电解开槽加工环形电极及工艺方法。所述开槽加工的环形电极构成如下：电解液槽(1)、HSK液压夹头(2)、转接盘(3)、电解液排放阀(4)、电解液溢流口(5)、电解液槽前挡板(6)、工作阴极组件及底座(7)；所述工作阴极组件构成如下：牺牲阳极防护板(8)、电解液进液管接头(9)、绝缘压块(10)、工作阴极(11)；所述电解液进液管接头(9)具体为两个，电解液进液管接头(9)分别通过绝缘压块(10)与工作阴极(11)相连接，所述整体叶盘电解开槽加工环形电极及工艺方法解决传统加工方法效率低、成本高、质量不稳定的难题。
Description
技术领域
本发明涉及整体叶盘电解开槽加工环形电极的结构设计和应用技术领域，特别提供了一种整体叶盘电解开槽加工环形电极及工艺方法。
背景技术
电解加工的原理是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理而去除材料，将工件加工成型的一种非传统切削加工方法。电解加工时，工具(刀具)作为阴极、工件作为阳极连接到直流电源。在电解液中，工具阴极以一定的速度移向工件阳极，工具和工件之间发生电荷交换，阳极工件材料被溶解，并被高速流动的电解液带走，从而达到非常精确的加工要求。
人们迫切希望获得一种技术效果优良的整体叶盘电解开槽加工环形电极及工艺方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术效果优良的整体叶盘电解开槽加工环形电极及工艺方法。解决大型风扇整体叶盘宽弦、大扭角叶型通道开槽的高效加工，解决传统加工方法效率低、成本高、质量不稳定的难题。
所述开槽加工的环形电极构成如下：电解液槽1、HSK液压夹头2、转接盘3、电解液排放阀4、电解液溢流口5、电解液槽前挡板6、工作阴极组件及底座7；所述工作阴极组件构成如下：牺牲阳极防护板8、电解液进液管接头9、绝缘压块10、工作阴极11；所述电解液进液管接头9具体为两个，电解液进液管接头9分别通过绝缘压块10与工作阴极11相连接，整体叶盘工件14与工作阴极11相连接，所述牺牲阳极防护板8位于工作阴极下端，所述工作阴极组件位于底座7上，工作阴极组件和底座7位于电解液槽1内，所述HSK液压夹头2快速定位并精确地与机床进给运动轴连接相连接，将整体叶盘工件14安装在机床的纵向轴转盘上，并将整体叶盘工件14送进到工作阴极11的加工位置，沿B向旋转整体叶盘工件14到任一个叶片位置作为初始加工位置，开始进行叶型开槽加工，HSK液压夹头2通过转接盘与电解液槽1相连接，所述电解液排放阀4连接于电解液槽1下端，电解液槽前挡板6位于电解液槽1外侧，电解液溢流口5位于电解液槽1下端。
所述绝缘压块10、工作阴极11构成环形电极的密封导流结构，加工叶片位于密封导流结构外侧；即：加工叶片裸露于密封导流结构外面，电解液由电解液进液管接头9从叶片进排气边方向进入，由出液口15流出。
采用所述整体叶盘电解开槽加工环形电极加工整体叶盘的步骤如下：
①.将未开槽的整体叶盘毛坯定位装夹在机床Z轴转盘上，未开槽的整体叶盘毛坯可实现前后进给运动、连续旋转分度和周向进给运动，并将未开槽的整体叶盘毛坯连接电源正极；
②.将工作阴极组件通过HSK液压夹头2定位装夹在机床X运动轴上，并连接电源负极；将电解液进液管接头9接通电解液，并将电解液槽充满电解液。
③.将未开槽的整体叶盘毛坯与电极进行对刀，确定相对位置，然后将未开槽的整体叶盘毛坯送进到与电极间距0.2～0.5mm的距离内；
④.将未开槽的整体叶盘毛坯与电极之间通电解液、通电，通过数控系统控制电极与未开槽的整体叶盘毛坯之间的相对运动轨迹，控制未开槽的整体叶盘毛坯与电极的间距：0.2～0.5mm、速度：0.1～1mm/min、电流脉冲频率：0.01～10KHz、电极振动频率：0～50Hz和振幅：0～1mm，完成整体叶盘开槽加工。
所述整体叶盘电解开槽加工环形电极及工艺方法通过电极结构设计以及整体叶盘工件运动轨迹，保证整体叶盘工件与电极的相对进给运动，并通过选择加工参数，实现整体叶盘开槽加工，可以实现高效、低成本的批量生产。
采用所述整体叶盘电解开槽加工环形电极及工艺方法开槽加工后形成的叶型余量均匀，为后续叶型的精加工打好基础。加工效率高，成本低，减少大量的刀具消耗和数控设备占用时间。
所述工作阴极11根据整体叶盘工件14的单个叶片各个截面数据计算，确定内孔型面、外型面的轮廓形状，同时根据电解液流量，计算并设计由密布加工区域的大量小孔组成电解液出液口，保证进液口和出液口流量基本一致，如图3所示。电解液由进液管接头9进入到工作阴极11的空腔内，经由密布加工区域的大量小孔组成的电解液出液口，流经整体叶盘工件14加工区域，可以保证加工区充满电解液、流场分布均匀，避免短路，保证加工过程的持续、稳定。
图4所示为整体叶盘零件及开槽电极位置图。在开槽加工时，将整体叶盘工件14与工作阴极11进行对刀，确定相对位置。沿B向旋转整体叶盘工件14到任一个叶片位置作为初始加工位置，确定加工初始间隙，接通电解液并使电解液槽1内充满，将整体叶盘工件14连接直流电源的正极，将工作电极8连接直流电源的负极，启动机床，工件沿Z向进给，同时做Y向和B、C向旋转运动，开始进行叶型开槽加工。当电极达到叶型根部流道位置，完成开槽加工。将整体叶盘工件14沿Z向从工作阴极11中退出后，沿B向旋转分度，运动到下一个叶型位置，重复上述步骤，直至完成整个叶盘叶型开槽加工。
所述整体叶盘电解开槽加工环形电极及工艺方法，实现了大型整体叶盘成本低、高效能的开槽初成型加工，在解决了传统铣削方式加工周期长、成本高的难题，同时保证零件加工质量，适于大批量生产，具有巨大的潜在效益。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为开槽加工的环形电极整体示意图；
图2为工作阴极组件结构示意图；
图3为工作阴极示意图；
图4为整体叶盘工件与工作阴极组件工作位置示意图。
具体实施方式
实施例1
所述开槽加工的环形电极构成如下：电解液槽1、HSK液压夹头2、转接盘3、电解液排放阀4、电解液溢流口5、电解液槽前挡板6、工作阴极组件及底座7；所述工作阴极组件构成如下：牺牲阳极防护板8、电解液进液管接头9、绝缘压块10、工作阴极11；所述电解液进液管接头9具体为两个，电解液进液管接头9分别通过绝缘压块10与工作阴极11相连接，整体叶盘工件14与工作阴极11相连接，所述牺牲阳极防护板8位于工作阴极下端，所述工作阴极组件位于底座7上，工作阴极组件和底座7位于电解液槽1内，所述HSK液压夹头2快速定位并精确地与机床进给运动轴连接相连接，将整体叶盘工件14安装在机床的纵向轴转盘上，并将整体叶盘工件14送进到工作阴极11的加工位置，沿B向旋转整体叶盘工件14到任一个叶片位置作为初始加工位置，开始进行叶型开槽加工，HSK液压夹头2通过转接盘与电解液槽1相连接，所述电解液排放阀4连接于电解液槽1下端，电解液槽前挡板6位于电解液槽1外侧，电解液溢流口5位于电解液槽1下端。
所述绝缘压块10、工作阴极11构成环形电极的密封导流结构，加工叶片位于密封导流结构外侧；即：加工叶片裸露于密封导流结构外面，电解液由电解液进液管接头9从叶片进排气边方向进入，由出液口15流出。
采用所述整体叶盘电解开槽加工环形电极加工整体叶盘的步骤如下：
①.将未开槽的整体叶盘毛坯定位装夹在机床Z轴转盘上，未开槽的整体叶盘毛坯可实现前后进给运动、连续旋转分度和周向进给运动，并将未开槽的整体叶盘毛坯连接电源正极；
②.将工作阴极组件通过HSK液压夹头2定位装夹在机床X运动轴上，并连接电源负极；将电解液进液管接头9接通电解液，并将电解液槽充满电解液。
③.将未开槽的整体叶盘毛坯与电极进行对刀，确定相对位置，然后将未开槽的整体叶盘毛坯送进到与电极间距0.2～0.5mm的距离内；
④.将未开槽的整体叶盘毛坯与电极之间通电解液、通电，通过数控系统控制电极与未开槽的整体叶盘毛坯之间的相对运动轨迹，控制未开槽的整体叶盘毛坯与电极的间距：0.2～0.5mm、速度：0.1～1mm/min、电流脉冲频率：0.01～10KHz、电极振动频率：0～50Hz和振幅：0～1mm，完成整体叶盘开槽加工。
所述整体叶盘电解开槽加工环形电极及工艺方法通过电极结构设计以及整体叶盘工件运动轨迹，保证整体叶盘工件与电极的相对进给运动，并通过选择加工参数，实现整体叶盘开槽加工，可以实现高效、低成本的批量生产。
采用所述整体叶盘电解开槽加工环形电极及工艺方法开槽加工后形成的叶型余量均匀，为后续叶型的精加工打好基础。加工效率高，成本低，减少大量的刀具消耗和数控设备占用时间。
所述工作阴极11根据整体叶盘工件14的单个叶片各个截面数据计算，确定内孔型面、外型面的轮廓形状，同时根据电解液流量，计算并设计由密布加工区域的大量小孔组成电解液出液口，保证进液口和出液口流量基本一致，如图3所示。电解液由进液管接头9进入到工作阴极11的空腔内，经由密布加工区域的大量小孔组成的电解液出液口，流经整体叶盘工件14加工区域，可以保证加工区充满电解液、流场分布均匀，避免短路，保证加工过程的持续、稳定。
图4所示为整体叶盘零件及开槽电极位置图。在开槽加工时，将整体叶盘工件14与工作阴极11进行对刀，确定相对位置。沿B向旋转整体叶盘工件14到任一个叶片位置作为初始加工位置，确定加工初始间隙，接通电解液并使电解液槽1内充满，将整体叶盘工件14连接直流电源的正极，将工作电极8连接直流电源的负极，启动机床，工件沿Z向进给，同时做Y向和B、C向旋转运动，开始进行叶型开槽加工。当电极达到叶型根部流道位置，完成开槽加工。将整体叶盘工件14沿Z向从工作阴极11中退出后，沿B向旋转分度，运动到下一个叶型位置，重复上述步骤，直至完成整个叶盘叶型开槽加工。
所述整体叶盘电解开槽加工环形电极及工艺方法，实现了大型整体叶盘成本低、高效能的开槽初成型加工，在解决了传统铣削方式加工周期长、成本高的难题，同时保证零件加工质量，适于大批量生产，具有巨大的潜在效益。
实施例2
所述开槽加工的环形电极构成如下：电解液槽1、HSK液压夹头2、转接盘3、电解液排放阀4、电解液溢流口5、电解液槽前挡板6、工作阴极组件及底座7；所述工作阴极组件构成如下：牺牲阳极防护板8、电解液进液管接头9、绝缘压块10、工作阴极11；所述电解液进液管接头9具体为两个，电解液进液管接头9分别通过绝缘压块10与工作阴极11相连接，整体叶盘工件14与工作阴极11相连接，所述牺牲阳极防护板8位于工作阴极下端，所述工作阴极组件位于底座7上，工作阴极组件和底座7位于电解液槽1内，所述HSK液压夹头2快速定位并精确地与机床进给运动轴连接相连接，将整体叶盘工件14安装在机床的纵向轴转盘上，并将整体叶盘工件14送进到工作阴极11的加工位置，沿B向旋转整体叶盘工件14到任一个叶片位置作为初始加工位置，开始进行叶型开槽加工，HSK液压夹头2通过转接盘与电解液槽1相连接，所述电解液排放阀4连接于电解液槽1下端，电解液槽前挡板6位于电解液槽1外侧，电解液溢流口5位于电解液槽1下端。
所述绝缘压块10、工作阴极11构成环形电极的密封导流结构，加工叶片位于密封导流结构外侧；即：加工叶片裸露于密封导流结构外面，电解液由电解液进液管接头9从叶片进排气边方向进入，由出液口15流出。
采用所述整体叶盘电解开槽加工环形电极加工整体叶盘的步骤如下：
①.将未开槽的整体叶盘毛坯定位装夹在机床Z轴转盘上，未开槽的整体叶盘毛坯可实现前后进给运动、连续旋转分度和周向进给运动，并将未开槽的整体叶盘毛坯连接电源正极；
②.将工作阴极组件通过HSK液压夹头2定位装夹在机床X运动轴上，并连接电源负极；将电解液进液管接头9接通电解液，并将电解液槽充满电解液。
③.将未开槽的整体叶盘毛坯与电极进行对刀，确定相对位置，然后将未开槽的整体叶盘毛坯送进到与电极间距0.3mm的距离内；
④.将未开槽的整体叶盘毛坯与电极之间通电解液、通电，通过数控系统控制电极与未开槽的整体叶盘毛坯之间的相对运动轨迹，控制未开槽的整体叶盘毛坯与电极的间距：0.3mm、速度：0.1mm/min、电流脉冲频率：0.05KHz、电极振动频率：10Hz和振幅：0.5mm，完成整体叶盘开槽加工。
实施例3
所述开槽加工的环形电极构成如下：电解液槽1、HSK液压夹头2、转接盘3、电解液排放阀4、电解液溢流口5、电解液槽前挡板6、工作阴极组件及底座7；所述工作阴极组件构成如下：牺牲阳极防护板8、电解液进液管接头9、绝缘压块10、工作阴极11；所述电解液进液管接头9具体为两个，电解液进液管接头9分别通过绝缘压块10与工作阴极11相连接，整体叶盘工件14与工作阴极11相连接，所述牺牲阳极防护板8位于工作阴极下端，所述工作阴极组件位于底座7上，工作阴极组件和底座7位于电解液槽1内，所述HSK液压夹头2快速定位并精确地与机床进给运动轴连接相连接，将整体叶盘工件14安装在机床的纵向轴转盘上，并将整体叶盘工件14送进到工作阴极11的加工位置，沿B向旋转整体叶盘工件14到任一个叶片位置作为初始加工位置，开始进行叶型开槽加工，HSK液压夹头2通过转接盘与电解液槽1相连接，所述电解液排放阀4连接于电解液槽1下端，电解液槽前挡板6位于电解液槽1外侧，电解液溢流口5位于电解液槽1下端。
所述绝缘压块10、工作阴极11构成环形电极的密封导流结构，加工叶片位于密封导流结构外侧；即：加工叶片裸露于密封导流结构外面，电解液由电解液进液管接头9从叶片进排气边方向进入，由出液口15流出。
采用所述整体叶盘电解开槽加工环形电极加工整体叶盘的步骤如下：
①.将未开槽的整体叶盘毛坯定位装夹在机床Z轴转盘上，未开槽的整体叶盘毛坯可实现前后进给运动、连续旋转分度和周向进给运动，并将未开槽的整体叶盘毛坯连接电源正极；
②.将工作阴极组件通过HSK液压夹头2定位装夹在机床X运动轴上，并连接电源负极；将电解液进液管接头9接通电解液，并将电解液槽充满电解液。
③.将未开槽的整体叶盘毛坯与电极进行对刀，确定相对位置，然后将未开槽的整体叶盘毛坯送进到与电极间距0.2～0.5mm的距离内；
④.将未开槽的整体叶盘毛坯与电极之间通电解液、通电，通过数控系统控制电极与未开槽的整体叶盘毛坯之间的相对运动轨迹，控制未开槽的整体叶盘毛坯与电极的间距：0.4～0.5mm、速度：0.7～1mm/min、电流脉冲频率：0.5～5KHz、电极振动频率：0Hz和振幅：0mm，完成整体叶盘开槽加工。
实施例4
所述开槽加工的环形电极构成如下：电解液槽1、HSK液压夹头2、转接盘3、电解液排放阀4、电解液溢流口5、电解液槽前挡板6、工作阴极组件及底座7；所述工作阴极组件构成如下：牺牲阳极防护板8、电解液进液管接头9、绝缘压块10、工作阴极11；所述电解液进液管接头9具体为两个，电解液进液管接头9分别通过绝缘压块10与工作阴极11相连接，整体叶盘工件14与工作阴极11相连接，所述牺牲阳极防护板8位于工作阴极下端，所述工作阴极组件位于底座7上，工作阴极组件和底座7位于电解液槽1内，所述HSK液压夹头2快速定位并精确地与机床进给运动轴连接相连接，将整体叶盘工件14安装在机床的纵向轴转盘上，并将整体叶盘工件14送进到工作阴极11的加工位置，沿B向旋转整体叶盘工件14到任一个叶片位置作为初始加工位置，开始进行叶型开槽加工，HSK液压夹头2通过转接盘与电解液槽1相连接，所述电解液排放阀4连接于电解液槽1下端，电解液槽前挡板6位于电解液槽1外侧，电解液溢流口5位于电解液槽1下端。
所述绝缘压块10、工作阴极11构成环形电极的密封导流结构，加工叶片位于密封导流结构外侧；即：加工叶片裸露于密封导流结构外面，电解液由电解液进液管接头9从叶片进排气边方向进入，由出液口15流出。
采用所述整体叶盘电解开槽加工环形电极加工整体叶盘的步骤如下：
①.将未开槽的整体叶盘毛坯定位装夹在机床Z轴转盘上，未开槽的整体叶盘毛坯可实现前后进给运动、连续旋转分度和周向进给运动，并将未开槽的整体叶盘毛坯连接电源正极；
②.将工作阴极组件通过HSK液压夹头2定位装夹在机床X运动轴上，并连接电源负极；将电解液进液管接头9接通电解液，并将电解液槽充满电解液。
③.将未开槽的整体叶盘毛坯与电极进行对刀，确定相对位置，然后将未开槽的整体叶盘毛坯送进到与电极间距0.5mm的距离内；
④.将未开槽的整体叶盘毛坯与电极之间通电解液、通电，通过数控系统控制电极与未开槽的整体叶盘毛坯之间的相对运动轨迹，控制未开槽的整体叶盘毛坯与电极的间距：0.1～0.3mm、速度：0.7～1mm/min、电流脉冲频率：8～10KHz、电极振动频率：5～25Hz和振幅：0.5～1mm，完成整体叶盘开槽加工。
Claims (3)
1.一种整体叶盘电解开槽加工环形电极，其特征在于：所述开槽加工的环形电极构成如下：电解液槽(1)、HSK液压夹头(2)、转接盘(3)、电解液排放阀(4)、电解液溢流口(5)、电解液槽前挡板(6)、工作阴极组件及底座(7)；所述工作阴极组件构成如下：牺牲阳极防护板(8)、电解液进液管接头(9)、绝缘压块(10)、工作阴极(11)；所述电解液进液管接头(9)具体为两个，电解液进液管接头(9)分别通过绝缘压块(10)与工作阴极(11)相连接，所述工作阴极(11)上设置有10-2000个出液口(15)，整体叶盘工件(14)与工作阴极(11)相连接，所述牺牲阳极防护板(8)位于工作阴极下端，所述工作阴极组件位于底座(7)上，工作阴极组件和底座(7)位于电解液槽(1)内，所述HSK液压夹头(2)与机床进给运动轴连接相连接，HSK液压夹头(2)通过转接盘与电解液槽(1)相连接，所述电解液排放阀(4)连接于电解液槽(1)下端，电解液槽前挡板(6)位于电解液槽(1)外侧，电解液溢流口(5)位于电解液槽(1)下端。
2.如权利要求1所述整体叶盘电解开槽加工环形电极，其特征在于：所述绝缘压块(10)、工作阴极(11)构成环形电极的密封导流结构，加工叶片位于密封导流结构外侧；电解液由电解液进液管接头(9)从叶片进排气边方向进入，由出液口(15)流出。
3.一种整体叶盘电解开槽加工的工艺方法，其特征在于：采用如权利要求1所述整体叶盘电解开槽加工环形电极加工整体叶盘的步骤如下：
①.将未开槽的整体叶盘毛坯定位装夹在机床Z轴转盘上，未开槽的整体叶盘毛坯可实现前后进给运动、连续旋转分度和周向进给运动，并将未开槽的整体叶盘毛坯连接电源正极；
②.将工作阴极组件通过HSK液压夹头(2)定位装夹在机床X运动轴上，并连接电源负极；将电解液进液管接头(9)接通电解液，并将电解液槽充满电解液；
③.将未开槽的整体叶盘毛坯与电极进行对刀，确定位置，然后将未开槽的整体叶盘毛坯送进到与电极间距0.2～0.5mm的距离内；
④.将未开槽的整体叶盘毛坯与电极之间通电解液、通电，通过数控系统控制电极与未开槽的整体叶盘毛坯之间的相对运动轨迹，控制未开槽的整体叶盘毛坯与电极的间距：0.2～0.5mm、速度：0.1～1mm/min、电流脉冲频率：0～10KHz、电极振动频率：0～50Hz和振幅：0～1mm，完成整体叶盘开槽加工。
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